11
Jun
2020

未來(lái)污泥處理的主流技術(shù)是什么?

發(fā)布者:Piaopiao Zheng 瀏覽次數:243

在環(huán)保行業(yè)里,污泥處理處置仍是一塊相對落后的領(lǐng)域。也是我國亟需加速提升的一個(gè)領(lǐng)域。

伴隨城鎮污水處理規模的擴大,污泥作為污水處理副產(chǎn)物也大量產(chǎn)生。按照城市污水以干物質(zhì)計平均0.02%的含固率估算,可產(chǎn)生干污泥3.14 萬(wàn)噸/天。按照污泥脫水前80%的含水率計算,每天產(chǎn)生濕污泥15.7 萬(wàn)噸。全年以360天計,2014年全國年產(chǎn)生濕污泥達5652 萬(wàn)噸。

污泥成分復雜,含有病源微生物、寄生蟲(chóng)卵、有毒有害的重金屬及大量的難降解物質(zhì),如處理不當,容易對環(huán)境造成二次污染。

但我國的污泥處置率卻很低下。2016年,全國污泥處理能力約為1300萬(wàn)噸/日,全國污泥處理率僅達到33%,有67%左右的污泥沒(méi)有得到無(wú)害化處理處置,對生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。

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一、污泥處理處置的定義

污泥處理(sludge handling or sludge treatment):污泥經(jīng)單元工藝組合處理, 達到“減量化、穩定化、無(wú)害化”目的的全過(guò)程。

我國目前主要的污泥處理方式包括濃縮、調理、脫水、穩定、干化等。

污泥處置(sludge disposal):處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用, 能夠達到長(cháng)期穩定并對生態(tài)環(huán)境無(wú)不良影響的最終消納方式。

中國目前主要的污泥處置方法有衛生填埋、土地利用、焚燒后建材利用等。


二、污泥處理處置存在的問(wèn)題

1、污泥處理率極低

早期污水廠(chǎng)甚至忽略污泥處理單元,只進(jìn)行污水處理,污泥卻被隨意傾倒在湖泊,溝壑、良田中。還有一些污水廠(chǎng)為節省費用,空置污泥處理設施,將污泥隨意排放。我國污水處理廠(chǎng)所產(chǎn)生的污泥有80%以上沒(méi)有得到妥善處理。

2、重水輕泥、污泥處理發(fā)展滯后

近幾年環(huán)保領(lǐng)域的水處理發(fā)展迅速,但是污泥處理卻比起十幾年前依舊沒(méi)有太大的進(jìn)步。被無(wú)害化處理的污泥比例低,多數污泥排入環(huán)境還是有害的,甚至違法偷排事件屢見(jiàn)不鮮。這是由于“重水輕泥”的不成熟處理思路造成的。

3、技術(shù)路線(xiàn)生搬硬套

污泥處理技術(shù)主要有污泥濃縮脫水、好氧消化、厭氧消化、干化、堆肥和焚燒等。污泥處置技術(shù)主要有填埋(包括地面、地下和水中)和土地利用。

有些人錯誤地認為污泥干化焚燒是當前最先進(jìn)的污泥處理技術(shù),代表污泥處理技術(shù)的發(fā)展方向,因而不加分析地加以推廣。個(gè)別企業(yè)以盈利為目的,一味的夸大其先進(jìn)性,對很多不了解的人造成了誤導。

4、監管有難度

由于長(cháng)期以來(lái)對污泥處理的忽視以及污泥排放的間歇性,導致政府有關(guān)部門(mén)對污泥的監管困難。

5、付費機制不完善

污水處理費用中征收污泥處理費用是大勢所趨,但從當前情況來(lái)看,處置費用的征需存在較大阻力。我國現行收取的污水處理費用較低,尚無(wú)法保證污水廠(chǎng)的正常運行,而推行在污水處理費中加入污泥處理、處置費,又將在一定程度上加重被征收者的經(jīng)濟負擔。因此,在未來(lái)較長(cháng)一段時(shí)間內,補貼將是污泥處理處置資金的主要來(lái)源。

目前國內已經(jīng)有部分城市對污泥處理處置給予補貼,由于處理方案不同等因素造成標準不一,污泥處理產(chǎn)業(yè)很難自己盈利,運轉嚴重依靠政府補貼。同時(shí),補貼覆蓋范圍明顯不足。

“水十條”或許會(huì )將為污泥處理處置補貼政策的明確帶來(lái)契機?!?/span>水污染防治行動(dòng)計劃》預計總投資可能超過(guò)2萬(wàn)億。除了為水處理改造、運營(yíng)帶來(lái)巨大市場(chǎng)以外,“水十條”或將在污泥處理處置方面給予更多的傾斜。技術(shù)層面上,極有可能改變過(guò)去以填埋為主的處置路線(xiàn);經(jīng)濟層面上,或將要求針對污泥處理處置的補貼在全國范圍推廣,同時(shí)明確補貼標準。

雖然有眾多條文規定污水處理費應包含污泥處理成本,但目前將污泥處理費納入污水費用的地方僅為北京市、江蘇省太湖地區、常州市、廣州市,且占比較低。

6、“資源化”不是最終目的,保護生態(tài)環(huán)境才是最終目的

誤認為污泥就是資源, 強調污泥處理處置的資源化和經(jīng)濟效益, 并以資源化為首要目的。個(gè)別企業(yè)利用這一誤區強調個(gè)別單元工藝可以實(shí)現能量回收和物質(zhì)回用, 割裂其他處理處置過(guò)程需要投入的能量和費用, 誤導了技術(shù)的選取和對污泥資源化的認識。

污泥處理處置應該以“減量化、穩定化、無(wú)害化”為目的, “資源化”并不是最終的目的,應盡可能利用污泥處理處置過(guò)程中的能量和物質(zhì),以實(shí)現經(jīng)濟效益和節約能源的效果,實(shí)現其資源價(jià)值。


三、如何解決污泥難題

1、明確責任主體,健全管理體制

污水處理廠(chǎng)是政府的實(shí)施機構,不能獨立承擔責任。政府應加大對于污泥處置的資金投入,給予財政補貼和稅收優(yōu)惠。實(shí)施將污泥處理費納入污水處理費。

2、企業(yè)和政府應該把污泥處置當做是責任

如果污泥處理處置不當,污水處理企業(yè)將承擔首要責任,當然其前提是污水收費必須包含污泥處理所需的費用。

3、技術(shù)路線(xiàn)的選擇需要因地制宜

不同地區的污水處理廠(chǎng)處理污水產(chǎn)生的污泥物理、化學(xué)和生物特征具有明顯區別,因此建議在選擇工藝路線(xiàn)時(shí)應綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展水平等因素,因地制宜地確定污泥處理處置方式。


四、未來(lái)的主流技術(shù)

借鑒國際經(jīng)驗,未來(lái)污泥處理處置的技術(shù)發(fā)展主要有四條路徑:

1、沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術(shù)路線(xiàn)

厭氧消化具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)提高后續處理的效率并減少后續處理能耗。通常認為厭氧反應可以實(shí)現污泥減量化、穩定化。通過(guò)厭氧反應,污泥中有機物去除40%-60%,有害病菌減少。此外,厭氧消化提高污泥脫水穩定性,讓焚燒等后續處理減少35%以上的能耗。

2)厭氧消化成本較低。根據《中國環(huán)境報》統計,單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬(wàn)元/(噸/日),由于不用鼓風(fēng)曝氣等,節約了成本,單純厭氧消化運行費用約為60-120 元/噸(含水率80%,不包括濃縮和脫水),而好氧發(fā)酵運行費用為120-160 元/噸。

歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理,產(chǎn)生的沼氣轉化為電能可滿(mǎn)足污水廠(chǎng)所需電力的33%~100%。

但污泥厭氧消化在我國應用的并不順暢。我國建設的約50 座污泥厭氧消化設施中,可以穩定運營(yíng)的只有20 余座。主要原因是由我國污泥泥質(zhì)差、處理廠(chǎng)運行管理水平低。我國污泥含砂量較高、有機物含量較低、污泥可生化性差,消化設備運行的穩定性和產(chǎn)沼氣率等指標普遍未達到國外標準。此外,我國缺乏沼氣利用的激勵機制,設備的投資費用高,系統運行較為復雜不易掌握。

不過(guò)采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進(jìn)行預處理,可以提高污泥水解速率,改善污泥厭氧消化性能。并通過(guò)項目經(jīng)驗的積累,企業(yè)也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術(shù)會(huì )是未來(lái)的一個(gè)主流方向。

2、土地利用為主的好氧發(fā)酵技術(shù)路線(xiàn)

好氧堆肥是在有氧情況下,通過(guò)微生物的發(fā)酵作用,將污泥轉變?yōu)榉柿系倪^(guò)程。其中有機物料代謝為二氧化碳、水和熱。

好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)包括:

1)發(fā)酵效率高,穩定化時(shí)間相對短;

2)臭味少,實(shí)現滅菌;

3)含水率可降到40%;

4)污泥成品主要用于修復鹽堿地、城市綠化、垃圾場(chǎng)覆蓋以及建筑等方面用土;

5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等來(lái)強化堆肥效果,比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。

堆肥的難點(diǎn)主要包括:

1)能量?jì)糁С觯?/span>通風(fēng)能耗費用占比80%;

2)需對好氧堆肥運行的不同階段的合理通風(fēng)量加強研究;

3)缺少C/N 等控制因素的理論研究,致使存在調理添加劑使用過(guò)多的情況。

污泥經(jīng)發(fā)酵后轉化為腐殖質(zhì),可限制性農用、園林綠化或改良土壤,從而實(shí)現污泥中有機質(zhì)及營(yíng)養元素的高效利用,設備投資少、運行管理方便。

但占地面積大、發(fā)酵產(chǎn)品存在重金屬污染等缺點(diǎn)使得好氧發(fā)酵技術(shù)在我國較難發(fā)展。

目前污泥好氧發(fā)酵工程可采用高效、快速、穩定、集約化的設計、運營(yíng)模式,可實(shí)現占地面積的大幅縮??;此外,研究表明我國城市生活污泥的重金屬超標比例約5%,污染風(fēng)險較小,不應該成為限制污泥發(fā)酵產(chǎn)品土地利用的主要障礙。

因此,在《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處理處理技術(shù)指南(試行)》中,“好氧發(fā)酵+土地利用”也被列為推薦技術(shù)路線(xiàn)。該技術(shù)在相對欠發(fā)達地區,應用前景較大。

3、污泥干化-焚燒技術(shù)路線(xiàn)

長(cháng)期以來(lái),國人對污泥干化焚燒工藝存在誤讀,普遍認為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實(shí)際上,國際上污泥焚燒能量可以達到自給,不同工藝能耗來(lái)看,焚燒工藝(~100kW/t)與堆肥工藝(>100kW/t)相當。

焚燒實(shí)現徹底處理和處置,而堆肥后續需要考慮儲存、運輸等能耗。而且,污泥中的有機質(zhì)焚燒是碳中性的。此外,人們還誤認為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。

干化焚燒工藝的設備投資較大,焚燒產(chǎn)生的煙氣污染嚴重,還需建立完善的煙氣處理系統,這也加大了污泥的處理費用。因此干化焚燒工藝一般適用于用地緊張且經(jīng)濟發(fā)達的地區。

隨著(zhù)對碳減排和污泥生物質(zhì)資源認識的不斷加深,干化焚燒工藝在國外的應用范圍開(kāi)始減少。然而現階段,在我國污泥厭氧消化和好氧發(fā)酵技術(shù)還未成熟的情況下,污泥干化焚燒在一定時(shí)期內可能會(huì )出現增長(cháng)的態(tài)勢,尤其是工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒的方式。

4、建材利用為主的污泥高干脫水處理技術(shù)路線(xiàn)

大家對污泥高干脫水技術(shù)的普遍認知還停留在投加大量化學(xué)藥劑,導致減容不減量;且藥劑對后續污泥焚燒、土地利用、建材利用等產(chǎn)物影響;是臨時(shí)性、應急污泥處理處置技術(shù)路線(xiàn)等。

目前采用的高干脫水工藝,投加大量藥劑未達到減量效果,且未與后續處置相結合,將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展,導致劣幣驅除良幣的現象。